涂覆方法、涂覆系統和涂覆制品的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種涂覆方法、一種涂覆系統和一種涂覆制品。更具體地，本發明涉及一種復合噴涂涂覆方法、一種復合噴涂涂覆系統、和一種復合噴涂涂覆制品。
【背景技術】
[0002]許多涂覆制品都通過涂覆材料的熱噴涂來形成。在熱噴涂期間，該涂覆材料以高速朝向基片引導。該涂覆材料以高速接觸基片，產生熱量并形成機械結合。
[0003]在涂覆材料的熱噴涂期間，與該噴涂的中央部分相比，該噴涂的外圍部分以降低的速度接觸基片。噴涂的外圍部分的減速減少了由噴涂所產生的熱量。由噴涂的外圍部分形成的涂層以增大的速度冷卻，從而在這種位置處在涂層與基片之間導致了不良機械結入口 ο
[0004]改良涂層與基片之間的結合的一種嘗試包括對基片進行預熱，接著進行熱噴涂。然而，對基片進行預熱會導致在整個涂層形成缺陷。
[0005]在本領域中并不遭受到一個或多個上述缺陷的涂覆方法、涂覆系統和涂覆制品會是合乎需要的。
【發明內容】
[0006]在示例性實施方案中，一種涂覆方法包括:設置基片；將涂覆材料朝向該基片引導，該涂覆材料接觸該基片的涂覆區域以形成涂覆沉積物；設置能量源；以及將該能量源朝向該涂覆區域的第一外圍邊緣部分和第二外圍邊緣部分引導。該能量源的引導與該涂覆材料的引導同時發生。
[0007]在另一示例性實施方案中，一種涂覆系統包括:基片；朝向該基片引導的熱噴涂噴嘴；和朝向該基片引導的能量源。該能量源構造成僅接觸該基片的涂覆區域的第一外圍邊緣部分和第二外圍邊緣部分。
[0008]在另一不例性實施方案中，一種涂覆制品包括:基片；和位于該基片上的均勾的熱噴涂涂層。該熱噴涂涂層在所有覆蓋位置處機械地結合至該基片而不具有缺陷。
[0009]本發明的其它特征和優點將通過下面結合附圖對于優選實施方案進行的更為詳細的說明而變得明白，附圖作為示例示出了本發明的原理。
【附圖說明】
[0010]圖1是根據本公開的實施方案的涂覆方法的側視圖。
[0011]圖2是根據本公開的實施方案的涂覆方法的俯視圖。
[0012]在任何可能的位置處，相同的附圖標記將用于在整個附圖中表示相同的部件。
【具體實施方式】
[0013]本發明提供的是一種涂覆方法、一種涂覆系統和一種涂覆制品。本公開的實施方案與未使用本文中公開的特征中的一個或多個的過程和制品相比增大了涂層與基片的結合，增大了涂覆效率，降低了涂覆成本，降低了噴涂涂覆速度，增大了涂層的均勻度，消除了諸如裂痕之類的涂層缺陷，或其組合。
[0014]參照圖1和圖2進行說明，在一個實施方案中，涂覆方法100包括設置基片101 ;設置能量源102 ;以及在不熔化涂覆材料104、基片101、或涂覆沉積物106的情況下將涂覆材料104(例如粉化了的涂覆材料)和能量源102朝向基片101的涂覆區域105引導。涂覆材料104接觸基片101并在基片101上形成涂覆沉積物106，同時能量源102將熱量提供至基片101、涂覆材料104、和/或涂覆沉積物106而并不對基片101進行預熱。涂覆4朝向基片101引導。熱噴涂包括但不限于真空等離子噴涂、高速氧燃料噴涂、冷噴涂、其它熱噴涂方法、或其組合。
[0015]在一個實施方案中，在涂覆材料104的施加以及能量源102沿行進方向201行進時形成涂覆沉積物106。在另一實施方案中，涂覆材料104的施加包括利用熱噴涂噴嘴103將涂覆材料104朝向基片101引導，該熱噴涂噴嘴103包括但不限于冷噴涂噴嘴。熱噴涂噴嘴103利用任何適用的輸送介質將涂覆材料104朝向基片101加速而不會熔化基片101或涂覆材料104，該輸送介質例如但不限于氮氣、非氧化氣體、惰性氣體、或其組合。
[0016]涂覆材料104包括用于熱噴涂以形成涂覆沉積物106的任何適用的組成成分。適用的組成成分包括但不限于金屬基體組成成分、陶瓷基體組成成分、高熔超級合金、結合涂層諸如MCrAlX、PtAl、NiAl、Pt (Ni) Al之類、或其組合。MCrAlX是一種具有M的合金，其中M為選自鐵、鎳、鈷、和其組合中的一個或一種組合；并且Cr是鉻，Al是鋁，并且X是一種選自如下組的元素:固溶強化劑和γ ’成形劑(gamma prime former)(由Y、Tc、Ta、Re、Mo和W組成的組)、和晶界強化劑(由B、C、Hf、Zr組成的組)、及其組合。
[0017]離開熱噴涂噴嘴103的加速的涂覆材料104接觸基片101，從而產生有助于涂覆材料104與基片101之間的機械結合的熱量。該涂覆材料104與基片101之間的機械結合形成涂覆沉積物106。此外，涂覆材料104的加速產生了離開熱噴涂噴嘴103的涂覆材料104的預定速度。該預定速度是能夠產生用于形成涂覆沉積物106的適當熱量的任何適當的速度。例如，在一個實施方案中，在冷噴涂期間，由冷噴涂噴嘴加速的涂覆材料104的預定速度高達約1000m/S。涂覆材料104的速度的提高或降低分別增大或減少了由接觸基片101的涂覆材料104產生的熱量。
[0018]在一個實施方案中，離開熱噴涂噴嘴103的涂覆材料104的速度朝向涂覆區域105的外圍略微降低。同樣，與涂覆區域105的其余部分相比，接觸涂覆區域105的外圍的涂覆材料104的速度降低，從而減少了在第一外圍邊緣部分107和第二外圍邊緣部分108中產生的熱量。在另一實施方案中，由該過程產生的熱量的遠離涂覆區域105的傳導在涂覆區域105的外圍處增強，從而加速了在第一外圍邊緣部分107和第二外圍邊緣部分108中的冷卻。由降低的速度產生的減少了的熱量和/或來自增強傳導的加速冷卻導致涂覆材料104以外圍結合強度結合至第一外圍邊緣部分107和第二外圍邊緣部分108，該外圍結合強度與涂覆區域105的其余部分中的涂覆材料的非外圍結合強度相比顯著降低。例如，對于單次通過，非外圍結合強度包括約lOOMPa，而外圍結合強度包括但不限于高達非外圍結合強度的約90%、處于非外圍結合強度的約1%至約90%之間、處于非外圍結合強度的約1%至約80%之間、處于非外圍結合強度的約1%至約50%之間、處于非外圍結合強度的約1%至約25%之間、處于非外圍結合強度的約1%至約10%之間、處于非外圍結合強度的約0.5%至約5%之間、或其任何組合、子組合、范圍、或子范圍。非外圍結合強度可在不同的材料和應用之間變化。
[0019]在不希望被理論所束縛的情況下，在邊緣處減少的熱量輸入的快速運動被認為會促使形成諸如缺失結合之類的缺陷或裂痕。在一個實施方案中，為了增大機械結合的量和/或減少在對該基片101進行預加熱的情況下所見的裂痕，能量源102將附加熱量沿該外圍提供至基片101、涂覆材料104、和/或涂覆沉積物106。
[0020]能量源102是例如但不限于諸如聚焦的或散焦的高能束、二極管激光、CO2激光、纖維激光、電子束、盤形激光、掃描激光、或其組合之類的任何適用的能量源。在一個實施方案中，該掃描激光構造成增大了正施加至涂覆區域105的任何適用部分的涂覆材料104的熱量。在替代實施方案中，能量源102設置在熱噴涂噴嘴103的外側、處于用于增大正施加于第一外圍邊緣部分107和第二外圍邊緣部分108的涂覆材料104的熱量的任何適用的構造下。例如，在一個實施方案中，單個能量源102提供了 U形束，該U形束接觸第一外圍邊緣部分107、第二外圍邊緣部分108、和尾隨該熱噴涂噴嘴103的涂覆沉積物106。替代束形包括用于增大正施加于第一外圍邊緣部分107和第二外圍邊緣部分108的涂覆材料104的熱量的任何適用的形狀，例如但不限于矩形束、或圓形束。在另一實施方案中，多個能量源102提供了一個或多個分裂束，這一個或多個分裂束接觸至少第一外圍邊緣部分107和第二外圍邊緣部分108。在其它實施方案中，至少兩個能量源102提供了被引導至第一外圍邊緣部分107和第二外圍邊緣部分108的任一個的至少一個束。
[0021]在一個實施方案中，來自能量源102的第一束112在第一外圍邊緣部分107中接觸基片101和涂覆材料104，并且來自能量源102的第二束113在第二外圍邊緣部分108中接觸基片101和涂覆材料104。能量源102與第一外圍邊緣部分107和第二外圍邊緣部分108的接